2015年　国外军用对地观测卫星发展回顾

2016-03-30刘韬徐冰北京空间科技信息研究所

国际太空 2016年2期

关键词：军用光学分辨率

刘韬徐冰（北京空间科技信息研究所）

2015年国外军用对地观测卫星发展回顾

2015 Year in Review：
Foreign Military Earth Observation Satellites

刘韬徐冰（北京空间科技信息研究所）

2015年，国外共有3个国家发射了7颗军用对地观测卫星，这些国家分别是俄罗斯、美国和日本，其中俄罗斯发射数量最多，达到3颗，美国2颗，日本2颗。从卫星类型来看，光学成像侦察卫星仍然最多，为4颗，雷达成像侦察卫星1颗，电子侦察卫星2颗。

1 俄罗斯

俄罗斯在2015年共发射3颗光学成像侦察卫星，成为本年度该类卫星发射最多的国家，大大加强了俄罗斯军事成像侦察与测绘能力。

大幅增强军用天基光学测绘能力

2015年2月27日，俄罗斯成功发射首颗高分辨率传输型军用光学测绘卫星—猎豹－M1（Bars－M1）卫星，弥补了民用资源－DK、P（Resurs－DK、P）卫星在军用测绘方面的能力不足，增强了军用大比例尺天基光学测绘能力，并提高全球测绘的时效性。目前，俄罗斯已规划6颗猎豹－M卫星，计划3年内发射3颗，这将使俄罗斯具有全球高时效性军用地图测绘能力，为其军事斗争提供关键支撑作用。

“猎豹”项目始于20世纪90年代中期，旨在替代琥珀－1KFT（Yantar－1KFT）卫星，但该项目在2000年初被叫停。2007年，俄罗斯重启“天基制图”项目，项目名称定为猎豹－M，是“猎豹”项目的后续发展项目，由俄罗斯国防部和联邦航天局（Roskosmos）联合拨款。

猎豹－M卫星代号14F148，放弃了传统的“琥珀”卫星平台而采用新平台，有效载荷包括双线阵立体测绘相机和激光高度计，卫星质量约4t，设计寿命5年，空间分辨率最高1.1m。卫星结构主要包括有效载荷模块（MTsA）、服务舱（MSS）和推进系统（SVIT）。

俄罗斯猎豹－M卫星结构

猎豹－M卫星的有效载荷模块包括“卡拉特”（Karat）双线阵立体测绘相机和激光高度计。双线阵立体测绘相机也称光电复合（OEK）望远镜，基于3个透镜组设计。激光高度计由2个激光发射器、激光测距仪、镜面反射器和姿态控制传感器组成，它能够在难以获取地面控制点的情况下进行测量，将进一步提高测量精度。由于猎豹－M卫星的有效载荷模块无法承受因空间环境中温度的剧烈变化而造成的微小变化影响，因此为确保其一直处于最佳位置状态，被安装在“形状稳定的仪器装载平台”（RSNKP）上。该平台由碳基复合材料制成，具有在地球轨道最极端温度变化条件下的精确形状保持能力。

装配中的俄罗斯角色－3卫星

同月发射2颗光学成像侦察卫星

2015年6月5日，俄罗斯利用“联盟”运载火箭成功发射1颗琥珀－4K2M－10返回式卫星，也称为钴－M（Kobalt－M）卫星。6月23日，俄罗斯又用“联盟”运载火箭从同一发射中心成功发射1颗角色－3（Presona-3）光学成像侦察卫星。这2次军用卫星的成功发射将极大增强俄罗斯的天基侦察能力。

目前，琥珀－4K2M卫星作为过渡型号仍在承担侦察任务。琥珀－4K2M是琥珀－4K2卫星的改进型，于2004年9月24日首次发射。该型卫星由进步中央特别设计局研制，其典型配置包括“琥珀”平台、1个主返回舱和2个小型胶卷舱。琥珀－4K2M卫星质量为6600kg，通常部署在高180km×330km的低地球轨道，在轨寿命从原来的60天提高到120天左右。其所拍摄图像的最高空间分辨率可达0.2m，但从胶卷返回到交付图像至少需要1个月左右。

“角色”是俄罗斯新一代传输型军用光学成像侦察卫星，采用资源－DK卫星平台，而资源－DK卫星平台是在“琥珀”系列卫星平台的基础上发展而来的。“角色”卫星发射质量6500kg，主体呈圆柱体，长7 m，最大直径2.7m。卫星采用太阳同步近圆轨道，轨道高732km×714km、倾角98.3°，设计寿命7年。“角色”卫星光学系统采用科尔施（Korsch）型三镜消像散全反射望远镜，光学口径1.5m，焦距20m，相对孔径f/13.3。相机焦平面单元由光学科研生产联合体（NPO Opteks）研制，CCD器件采用俄罗斯电光科研生产联合体（NPP Elar）研制的ELCT1080v1U型，像元尺寸9μm，星下点全色分辨率达0.33m。

角色－3卫星带有激光数据传输系统（BA MLSPI），可通过俄罗斯“射线”[Luch，也称奥林帕斯－K1（Olimp－K1）]和射线－5B地球静止轨道数据中继卫星向地面传输数据，该激光数据通信载荷由俄罗斯精密设备股份公司（NPK SPP）研制。

2 美国

美国仅有1次军用对地观测卫星发射活动。2015 年10月8日，利用宇宙神－5（Atlas－5）运载火箭将2颗低轨电子侦察卫星—海军海洋监视系统－3－7A、7B（NOSS－3－7A、7B）送入预定轨道。海军海洋监视系统－3系列卫星为美军高度保密的电子侦察卫星，技术细节未知。此次发射的2颗卫星是第三代第7对卫星，由洛马公司研制，代号“入侵者”。海军海洋监视系统－3系列卫星由美国国家侦察局（NRO）负责系统和运行管理，主要为美国海军提供海洋广域监视，监视对方舰队的位置、航行方向和速度。该系列卫星质量4t，设计寿命8年，运行于高1100km、倾角63.4°的近圆轨道。海军海洋监视系统－3采用双星时差和频差相结合的定位体制，对海上舰船的定位精度优于2km。

3 日本

2015年，日本采取一系列举动将原“航天开发仅限于和平利用”的承诺撕得粉碎，走上了快速发展军事航天的道路。日本于2月1日发射1颗“情报收集卫星-雷达”备份星（IGS-R Spare）。3月26日发射1颗情报收集卫星-光学－5（IGS－O5），这颗光学成像侦察卫星是日本发展的第三代首颗“情报收集卫星-光学”，分辨率达到0.4m，具有世界先进水平。

日本“情报收集卫星”现有星座和未来星座对比图

2015年11月，日本提出新版航天基本计划进度表，拟将现有“情报收集卫星”系统由4颗扩展到10颗，从“成像侦察向高时效性成像侦察+高速数据传输”过渡，未来系统实战能力将大幅增强；大力发展快响型侦察卫星，涵盖光学成像、雷达成像和电子侦察，将大幅加强其卫星战术应用能力。

积极发展快响型光学成像侦察卫星，完善体系能力

在体系方面，日本加速快响型卫星的发展，如果成功部署，将成为国外第2个具备“常规+快响”能力的国家。2015年2月9日，日本防卫省根据新版《宇宙基本计划》的要求，提出了发展快响型小卫星计划的总体构想，将发展“一旦在轨卫星失效，可在5天内发射应急替代的卫星”。日本拟通过“艾普斯龙”（Epsilon）火箭或机载空中发射系统，将模块化卫星快速发射入轨，目前重点发展能快速发射的对地观测卫星。日本快响型小卫星质量约小于500kg。

更新骨干卫星体系星座构型

在系统升级方面，2015年9月，日本宇宙政策委员会（隶属内阁府）下属宇宙安全保障分会召开了成立后的第六次会议，对2016年度与空间安全相关的预算申请进行了听审。内阁卫星情报中心（CSIC）向宇宙政策委员会提出了增加目前“情报收集卫星”星座的卫星数量，以及增加新型光学和雷达卫星的意愿。目前，由4颗卫星（2颗光学和2颗雷达）组成的“情报收集卫星”星座重访频率低，时效性差，仅可以实现对任意地点进行1天1次的拍摄。因此，为了提高重访频率和时效性，建议把“情报收集卫星”星座数量由现在的4颗增至8颗，并与2颗数据中继卫星配合使用。

分辨能力持续提升

在能力升级方面，2015年3月26日，日本发射了第三代首颗“情报收集卫星-光学”业务星，此前，日本曾发射了情报收集卫星-光学－5V试验星，用于验证第三代光学成像技术。与第二代光学卫星相比，第三代卫星分辨率进一步提高到0.4m。

4 其他国家

除上述国家在2015年发射了军用对地观测卫星外，其他国家也在2015年取得相关实质性进展。

以色列升级光学成像侦察卫星

2015年，以色列曝光了新型军民两用卫星发展计划。以色列商业卫星图像提供商—图像卫星国际公司（ImageSat）正在研制地球遥感观测卫星－C（EROS－C），以色列航空航天工业公司（IAI）是主承包商，预计2017年后发射。地球遥感观测卫星－C的分辨率将达到美国数字地球公司（DigitalGlobe）世界观测-3（WorldView-3）0.3m分辨率水平。

图像卫星国际公司表示当前地球遥感观测卫星－B的0.7m分辨率图像能够满足军事用户需求，但是市场对图像的需求正朝着越来越高的分辨率发展。在地球遥感观测卫星－C论证中，以色列航空航天工业公司和图像卫星国际公司否定了重采样方案，原因是重采样图像信息量较少。目前，除美国数字地球公司外，其他商业卫星图像提供商的数据产品分辨率基本都低于0.7m，虽然空客防务与航天公司（ABS）发布的产品分辨率可达0.5m，但相关产品是通过法国“昴宿星”（Pleiades）拍摄的2幅图像重采样处理生成的。

土耳其高分辨率光学成像侦察卫星取得新进展

土耳其格克蒂尔克－1在轨飞行示意图

2015年，土耳其从法国进口的高分辨率光学成像侦察卫星以及土耳其的卫星组装、集成与试验中心（AIT）建设取得新进展。2015年，土耳其高分辨率光学成像侦察卫星格克蒂尔克－1（Gokturk－1）由主承包商泰雷兹-阿莱尼亚航天法国公司（TAS）交付。土耳其国防工业局（SSM）负责格克蒂尔克－1卫星的采办，土耳其空军为用户，该合同价值3亿欧元（约3.23亿美元）。合同还包括卫星组装、集成与试验中心的建设，该中心于2015年中旬建成，有助于土耳其走向自主发展卫星技术的道路。合同中还包括长期的格克蒂尔克－1b卫星。如果格克蒂尔克－1卫星发射失败，土耳其国防工业局要求有充足的备用部件，以便第2颗卫星可以在2年内制造完成并发射升空。格克蒂尔克－1卫星运行在高681km的太阳同步轨道，设计寿命7年，卫星质量约1000kg，安装砷化镓太阳电池翼。格克蒂尔克－1卫星计划由“织女星”（Vega）火箭发射。

法国第3颗“光学空间段”（CSO）成像侦察卫星

法国新一代光学成像侦察卫星获得新进展

法国第3颗“光学空间段”（CSO）成像侦察卫星在2015年获得资金支持。2015年3月，法、德达成初步协议，德国将为法国开发的第3颗“光学空间段”成像侦察卫星投入部分资金，作为回报，德国可获得“光学空间段”三星星座20%的图像数据。德国的投资比例近50%，相关协议备忘录已经签署完毕，但最终合同尚未签署。该备忘录除明确共同出资建设第3颗“光学空间段”卫星外，还包括法国投资德国的第二代SARah雷达侦察卫星地面段，换取卫星数据；德国采购法国的地面接收硬件设施，用于接收“光学空间段”星座数据。

法国前2颗“光学空间段”卫星的研制合同于2010年授出，合同金额为7.95亿欧元（约10亿美元），该合同还提及法国希望与其他欧洲合作伙伴共同出资建设第3颗“光学空间段”卫星的意愿。目前，前2颗“光学空间段”卫星正在由空客防务与航天公司和泰雷兹-阿莱尼亚航天公司研制，计划分别于2017和2018年发射。“光学空间段”卫星分辨率保密，但工业部门表示其空间分辨率优于0.5m，敏捷能力优于法国现役军用“太阳神”（Helios）卫星和军民两用的“昴宿星”。

意大利与以色列合作发展高分辨率光学成像侦察卫星

以色列于2015年曝光了下一代光学成像侦察卫星的发展计划，其中披露了2012年7月以色列航空航天工业公司与意大利国防部签署了一份1.82亿美元合同，用于研制质量为400kg的光学卫星－3000 （OptSat－3000），计划于2016年发射。光学卫星－3000是以色列研制的下一代光学成像侦察卫星，能力将强于目前在轨的地球遥感观测卫星－B，分辨率可达0.3m。